大阪府大 18 MeV 電子ライナックの現状と新たな展開
奥田修一 1 、谷口良一、松田八束、中村茂樹、小嶋崇夫
大阪府立大学先端科学研究所〒599-8570 大阪府堺市学園町 1-2

概要
大阪府立大学先端科学研究所の 18 MeV 電子ライナ
ックは、稼動開始以来 40 年以上経過しているため、モジュレータの故障や真空もれ等の対処に時間を要し、年々利用時間が減少している。これまで主としてパルスラジオリシスや放射線照射効果の研究が行われてきた。最近の新しい研究として、超微弱ビームの発生と、電子線ラジオグラフィ、生物試料や電子部品の低線量率照射効果の研究などへの応用により、将来の発展が期待される。パルスラジオリシス
実験装置は、利用者の減少で停止していたが、昨年度から実験を再開し、計測系を新たに整備している。
2002 年度末に電子ライナックの寄附を受け、今後新しいライナック系を構築する。将来計画を策定し、新たな展開をめざす。

１．はじめに大阪府立大学（OPU）先端科学研究所（先端研）・
放射線総合科学研究センターの 18 MeV 電子ライナックは、大阪府立放射線中央研究所（ 大放研）ライナックとして 1962 年に設置されて以来 40 年余りが経過した。この間、種々のテーマで、学内外、民間の利用を行ってきた（大放研年報、先端研年報、平成 14 年度先端研放射線照射施設共同利用報告書参照：http://www.riast.osakafu-u.ac.jp ）。最近は、装置の老朽化、維持費や人員の不足の問題で運転時間が制限されている。2005 年度の法人化を控えて、放射線施設全体の将来計画を策定する作業を行っている 。
昨年度の本技術研究会が契機となり、石川島播磨重工業株式会社より申し入れがあり、2003 年 3 月、電子蓄積リングの入射器として開発された 電子ライナックの寄附を受けた。従来のライナックおよびこのライナック の要素を再構築 することにより、新しい電子線の利用環境を整備する準備を進めている。
本報告では、OPU 電子ライナックの利用の現状と将来計画について述べる。

２ ． OPU ラ イ ナ ッ ク と そ の 配 置
OPU ライナック[1]の特性は次のとおりである。
1) ビームエネルギー：最大 18 MeV
2) パルス幅：50 ns-5 µs3) パルス繰り返し：10-500 pps
電子銃には Y-796 グリッド･カソードアセンブリ(EIMAC)を使用し、グリッドパルサーの特性向上によってパルス幅は最短 1 ns まで短縮可能であると考えられる。またクライストロンとして出力 5 MW のもの（L3617, Litton）を使用しているが、現在は製造

600 keV C.W. e Acc. 100 keV e Acc.

Spectrometer

OPU Linac
Klystron

Modulator

図 1：OPU 電子ライナックと照射室の配置
Control desk
1

E- mail: okuda@riast.osakafu-u.ac.jp

していない。予備は数本確保している 。現加速器の配置を図 1 に示す。加速器室の地下には、コンベアーが設置され、偏向電磁石により ビームを左右に振りながら外部から多くの照射試料 を送り込んで照射処理することができる。
現在図 1 の上の照射室での実験は行っていない。
右の照射室に はパルスラジオリシスの実験系を設置しており、そのほかの ほとんどの 照射実験をこの照射室で行っている。

イナックのクライストロンの予備を使いきった場合への保証ができた ことも、今後の利用増加の大きな要因のひとつである。
先端研放射線施設の変更許可申請に伴って、放射線照射施設の全遮蔽計算を見直し、ほぼ 1 年がかりですべての計算を終えて、2003 年度初めに文部科学省から承認を得ることができた。コバルト 60 ガンマ線照射施設を含めて、遮蔽の変更は行わなかった。

４．利用研究の現状
３．保守整備と運転の現状
4.1 利用研究の概要
過去 30 年間における、ライナックの 1 年の総運転時間の経緯を図 2 に示す。
学外研究機関、民間 との共同研究を含めた、最近
2002 年度の１年間のビーム利用時間は、合計 218の OPU 電子ライナックによる研究仮題は主として次時間で、これは前年度の 65%程度となっている。このとおりである。のように運転時間が減少している原因は、装置の老1) 電子線パルスラジオグラフィ
朽化に伴う故障により 安定な運転が困難であること、
2) 超微弱電子ビームの発生と利用クライストロンが製造中止であるため、利用を制限
3) 金属、半導体の低温照射していること、保守と運転に携わる人員が 1-2 名と少4) 金属の高温照射ないこと、などがあげられる。
5) 高分子化合物の電子線架橋
昨年度の主な修理項目は、電子銃カソードの取替
6) 放射化分析
え、サイラトロンの交換、真 空もれの対処 などであ7) 複合材料、セラミックの照射った。
8) パルスラジオリシス
9) 偏極核ターゲットの製作
これらはいずれも われわれの 特徴ある研究課題で、新たに開発したラジオグラフィ法、超微弱ビームの利用の進展が 顕著である。また比較的低いエネルギー（おおむね 10 MeV 以下）の電子ビームを利用した
単純な欠陥の生成と、試料に放射化の問題がない照射条件が特徴である。
4.2 超微弱電子ビームの発生と利用

図図2：過去図 2：過去3030年間の30 年間のOPU
OPU
ライナックの運転時
ライナックの運
2：過去年間のOPU
ライナックの年間運間と修理時間の推移
転時間と修理時間の推移
転時間と修理時間の推移
図 2 には今年度の５月末までの値も示した。４月からの利用時間が既に約 100 時間になっている。今年度は従来の研究に加え、プロジェクト研究の開始によって多くのマシンタイム が必要と なり、今後はパルスラジオリシスの再開に伴って学内の多くの利用者が集まることで、運転時間が大幅に増加することが予想される。また新しいライナックの導入が実現することによって、 既に製造が中止している現ラ電子ビームの強度を限界まで低くし、その線量を精度良くモニタして利用できると、さまざまな応用が可能になる。われわれは、OPU ライナックのビーム強度を、空間的な絞りとパルス幅の短縮 により、電荷量 10 fC/pulse 以下にすることに成功し、このような微弱電子ビームの安定な 利用を可能にした。ビーム電荷量の モニタには、個人被ばく線量計として用いられる熱蛍光線量計（TLD）なども用いる。このような超微弱電子ビームの 主な利用研究は次のとおりである。
1) 高感度線量計の電子線に対する特性測定
2) 生物試料の照射効果
ガンマ線との照射効果の差の研究
3) 低線量率での電子線照射効果
人工衛星搭載電子部品など
4) 電子線ラジオグラフィ
電子線ラジオグラフィでは、われわれの過去における研究の結果をふまえて、 低温照射におけるオゾン反応の研究などを行っている。

4.3 パルスラジオリシス系の整備と利用
古くから放射線化学研究者によって、本ライナックを用いたパルスラジオリシスの研究が行われてきた。利用研究者がライナックの運転を行う制度にして以来、利用 時間が減少し、ここ数年間パルスラジオリシスの実験が中断していた。
2002 年度に採択された府立大の 21 世紀 COE プロ
グラム「水を反応場に用いる有機資源循環科学・工学（代表：吉田弘之） 」の研究に われわれも参加しており、放射線を利用する反応の解析にパルスラジオリシス法を用いることになった。さらに、この機会に加速器を含めた計測系全体の整備を行い、広く学内の利用を進めることとした。現在旧測定系の動作確認を終え、測定を再開しているが、計測系の時間分解能の向上などの整備を 順次行っている。時間分解能もサブマイクロ秒程度であったが、今後 1 nsを目標とし、 さらにサブハーモニックバンチャーを導入し、単バンチビームを発生させると、ピコ秒域の分解能も可能になる。

５．新ライナック整備計画

2) 電子銃にバンチャーを加えて 2.7MeV の電子ビームを取り出す
3）加速管を加えて動作確認を行い、 16 MeV の電子ビームを取り出すという３段階 で準備を進める 。必要なビーム特性については今後検討を行うが、短パルス、単一パルス、高輝度ビームなどの特徴があれば、今後の先端的な研究に対応できると考えられる。さらに 1 MeV程度の低エネルギー電子線の利用、サブハーモニックバンチャーの追加などが付加するべき特性として考えられる。
当面の利用研究としては、従来から研究を進めている、
1) 超微弱ビームとそのラジオグラフィなどへの利用
2) 集束ビームによる精密照射
3) パルスラジオリシス
4) コヒーレント放射による高強度遠赤外光源の確立と利用が中心となる研究 テーマとしてあげられるが、開発途中で見出される新たなテーマを加え、大学にふさわしい多目的の分析、照射装置として発展させて行きたい。

2003 年３月、寄附を受けた電子ライナックの特性は次のとおりである。
６．おわりにエネルギー：45MeV
パルス幅： １μsec
大阪府大先端研究の OPU 18 MeV 電子ライナック
繰り返し： 20pps
は、新しいライナックの導入とプロジェクト研究へ
クライストロン：8 MW バンチャー用の参加などにより、新たな将来計画のもとに整備さクライストロン：22 MW 加速用
れ利用される転機をむかえた。他の放射線施設を合バンチャーおよび 3 本の加速管で構成されている。 わせて総合的な量子線の利用環境を整備する。
新旧ライナックの要素の組み合わせと配置を新たに検討し、既存の遮蔽施設を 活用して、新しい電子参 考 文 献.
線利用施設を構築する。基本的には、図 1 の加速器室は遮蔽が厚いの で高エネルギー ビーム照射室 とし、 [1] S. Okabe, K. Tsumori, T. Tabata, K. Kawabata, K. Fukuda,
R. Ito, S. Nakamu ra, T. Azuma and K. Kimura, Ann. Rept.
右の照射室は、入射器および低エネルギービーム照Radiat. Center Osaka Prefecture 3 (1962) 47.
射室とする。この詳細な検討は現在行っている。
[2] 小嶋崇夫、奥田修一、藤田慎一、谷口良一 “大阪府立
当面は、現在稼動中のライナック を動作させなが大学ライナックを用いたマイクロ-ミリ秒パルスラジ
ら、図 1 の右の照射室において、オリシス装置の利用 ”, Proc. 28th Linear Accelerator1) 電子銃の動作確認を行い、100keV の電子ビーム
Meeting in Japan (2003)TP-57.
を取り出す